Solare Einstrahlung: Potentiale und Vorhersagbarkeit des ... · 28.3.2011, net2011 Vierte...

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  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 11

    Solare Einstrahlung: Potentiale und Vorhersagbarkeit

    des Solarenergieangebotes in Niedersachsen

    Elke LorenzUniversität Oldenburg, Institut für Physik

    Abteilung Energie- und HalbleiterforschungAG Energiemeteorologie

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

    Wozu Strahlungsinformation?

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

    Konventionelle Energiewandlung: Verfügbarkeit des Brennstoffs im Kraftwerk gesichert und bekannt

    Wozu Strahlungsinformation?

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 4

    Wozu Strahlungsinformation?

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 5

    Wozu Strahlungsinformation?

    Erneuerbare Energien: Schnittstelle zwischen „Brennstoff“ und Kraftwerk nicht steuerbar

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 6

    Wozu Strahlungsinformation?

    Strahlungsinformation: Basis für Planung und Betriebvon Solarenergiesystemenund Energiesysteme mit hohem solaren Anteil

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 7

    ÜberblickPotential des Solarenergieangebots in Niedersachsen

    Einstrahlung

    Dach – und Freiflächenpotentiale

    verteilte Erzeugung: räumliche Ausgleichseffekte

    Vorhersage von Solarleistung

    Netzintegration von PV-Strom

    Verfahren zur PV- Leistungsvorhersage

    Genauigkeit von PV- Leistungsvorhersagen

    Zusammenfassung

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 8

    Einstrahlungspotential

    langjährige Mittelwerte

    Mittlere Jahressumme der horizontalen Einstrahlung kWh/m2

    1995-2009

    Universität Oldenburg und meteocontrol GmbH

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 9

    Einstrahlungspotential

    langjährige Mittelwerte

    hohe räumliche Auflösungdurch Nutzung von Satellitendaten

    Mittlere Jahressumme der horizontalen Einstrahlung kWh/m2

    1995-2009

    Universität Oldenburg und meteocontrol GmbH

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 10

    Einstrahlungspotential

    langjährige Mittelwerte

    hohe räumliche Auflösungdurch Nutzung von Satellitendaten

    in Niedersachsen:950- 1050kWh/m2

    Universität Oldenburg und meteocontrol GmbH

    Mittlere Jahressumme der horizontalen Einstrahlung kWh/m2

    1995-2009

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 11

    Einstrahlungspotential

    langjährige Mittelwerte

    hohe räumliche Auflösungdurch Nutzung von Satellitendaten

    in Niedersachsen:950- 1050kWh/m2

    Mittlere Jahressumme der horizontalen Einstrahlung kWh/m2

    1995-2009

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

    jährlicher Stromverbrauch in Niedersachsen, geschätzt:10% des Deutschen Verbrauches von 600 TWh 60 TWh(Begründung: 10% der Einwohner von D sind Niedersachsen. Stromverbrauch ist eher kleiner als 60 TWh/a weil unterdurchschnittlich viel Industrie in Nds.)

    Basisdaten: Stromverbrauch und -erzeugung in Niedersachsen

    Brendel, 2011

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

    jährlicher Stromverbrauch in Niedersachsen, geschätzt:10% des Deutschen Verbrauches von 600 TWh 60 TWh(Begründung: 10% der Einwohner von D sind Niedersachsen. Stromverbrauch ist eher kleiner als 60 TWh/a weil unterdurchschnittlich viel Industrie in Nds.)

    Kraftwerksbestand (2008): 10 GW

    Stromerzeugung in Niedersachen bei 100% Auslastung:87 TWh/a

    Basisdaten: Stromverbrauch und -erzeugung in Niedersachsen

    Brendel, 2011

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

    jährlicher Stromverbrauch in Niedersachsen, geschätzt:10% des Deutschen Verbrauches von 600 TWh 60 TWh(Begründung: 10% der Einwohner von D sind Niedersachsen. Stromverbrauch ist eher kleiner als 60 TWh/a weil unterdurchschnittlich viel Industrie in Nds.)

    Kraftwerksbestand (2008): 10 GW

    Stromerzeugung in Niedersachen bei 100% Auslastung:87 TWh/a

    Niedersachsen ist vermutlich ein „Stromexportland“

    Basisdaten: Stromverbrauch und -erzeugung in Niedersachsen

    Brendel, 2011

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

    Brendel, 2011Quelle: Photon, Februar 2011, p. 133

    PV in Niedersachsen1.36 GWpeak PV installiert

    (Platz 4 in Deutschland)

    Installierte Leistung in MW pro Bundesland bis 10/2010

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

    Brendel, 2011Quelle: Photon, Februar 2011, p. 133

    PV in Niedersachsen1.36 GWpeak PV installiert

    (Platz 4 in Deutschland)

    171 Wpeak pro Einwohner

    Installierte Leistung in MW pro Bundesland bis 10/2010

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

    Brendel, 2011Quelle: Photon, Februar 2011, p. 133

    PV in Niedersachsen1.36 GWpeak PV installiert

    (Platz 4 in Deutschland)

    171 Wpeak pro Einwohner

    Stromerzeugung:1.1 TWh/a

    1.8% des Verbrauchs

    1.3% der Erzeugung

    Installierte Leistung in MW pro Bundesland bis 10/2010

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

    Potential für Dachflächen-Photovoltaik je Landkreis in

    MWpeak (Wohnhäuser) 1)

    Quellen:1)BSW Solar, EuPDResearch 2009 2) Quaschning, 2011

    Dachflächenpotentiale in Niedersachsen Gesamtes Dachflächen-

    potential in Deutschland:105 GWpeak1 / 129 GWpeak2

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

    Potential für Dachflächen-Photovoltaik je Landkreis in

    MWpeak (Wohnhäuser) 1)

    Dachflächenpotentiale in Niedersachsen Gesamtes Dachflächen-

    potential in Deutschland:105 GWpeak1 / 129 GWpeak2

    Abschätzung des Potentialsin Niedersachsen: ca. 10%des Gesamtpotentials:ca. 10 – 12 GWpeak

    Quellen:1)BSW Solar, EuPDResearch 2009 2) Quaschning, 2011

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

    Potential für Dachflächen-Photovoltaik je Landkreis in

    MWpeak (Wohnhäuser) 1)

    Dachflächenpotentiale in Niedersachsen Gesamtes Dachflächen-

    potential in Deutschland:105 GWpeak1 / 129 GWpeak2

    Abschätzung des Potentialsin Niedersachsen: ca. 10%des Gesamtpotentials:ca. 10 – 12 GWpeak

    Energieernte: 860 kWh/kWpeak

    Quellen:1)BSW Solar, EuPDResearch 2009 2) Quaschning, 2011

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

    Potential für Dachflächen-Photovoltaik je Landkreis in

    MWpeak (Wohnhäuser) 1)

    Dachflächenpotentiale in Niedersachsen Gesamtes Dachflächen-

    potential in Deutschland:105 GWpeak1 / 129 GWpeak2

    Abschätzung des Potentialsin Niedersachsen: ca. 10%des Gesamtpotentials:ca. 10 – 12 GWpeak

    Energieernte: 860 kWh/kWpeakErzeugung pro Jahr:

    8-10 TWh

    13-16% der StromerzeugungQuellen:1)BSW Solar, EuPDResearch 2009 2) Quaschning, 2011

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

    Ausschöpfung des Potentials für Dachflächen-Photovoltaik je

    Landkreis in MWpeak 1)

    Dachflächenpotentiale in Niedersachsen Gesamtes Dachflächen-

    potential in Deutschland:105 GWpeak1 / 129 GWpeak2

    Abschätzung des Potentialsin Niedersachsen: ca. 10%des Gesamtpotentials:ca. 10 – 12 GWpeak

    Energieernte: 860 kWh/kWpeakErzeugung pro Jahr:

    8-10TWh

    13-16 % der StromerzeugungQuellen:1)BSW Solar, EuPDResearch 2009 2) Quaschning, 2011

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

    Abschätzung Freiflächenpotentiale in Niedersachsen Landwirtschaftsfläche in 2009: 28.674 km2

    Annahme: 2% davon für Solarenergie nutzbar 580 km2 (ca. 7-fache der verfügbaren Dachfläche)

    Brendel, 2011

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

    Abschätzung Freiflächenpotentiale in Niedersachsen Landwirtschaftsfläche in 2009: 28.674 km2

    Annahme: 2% davon für Solarenergie nutzbar 580 km2 (ca. 7-fache der verfügbaren Dachfläche)

    installierbare Leistung:87 GWpeak

    Brendel, 2011

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

    Abschätzung Freiflächenpotentiale in Niedersachsen Landwirtschaftsfläche in 2009: 28.674 km2

    Annahme: 2% davon für Solarenergie nutzbar 580 km2 (ca. 7-fache der verfügbaren Dachfläche)

    installierbare Leistung:87 GWpeakEnergieernte: 860 kWh/kWpeak

    Brendel, 2011

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

    Abschätzung Freiflächenpotentiale in Niedersachsen Landwirtschaftsfläche in 2009: 28.674 km2

    Annahme: 2% davon für Solarenergie nutzbar 580 km2 (ca. 7-fache der verfügbaren Dachfläche)

    installierbare Leistung:87 GWpeakEnergieernte: 860 kWh/kWpeakPV-Energie pro Jahr: 75 TWh

    125 % der Stromerzeugung in Niedersachsen

    Brendel, 2011

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 27

    neue Struktur der Elektrizitätsversorgung

    wetterabhängigsteuerbar

    NETZINTEGRATION VON PV STROM

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 28

    neue Struktur der Elektrizitätsversorgung

    wetterabhängigsteuerbar

    neue Methoden zum Ausgleich von Strombedarf und variabler

    Erzeugung sind notwendig

    NETZINTEGRATION VON PV STROM

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

    Netzintegration hoher Anteilezeitlich und räumlich variabler ErzeugungVorhersage der erwarteten Einspeisung

    als Basis für Netzmanagement und Vermarktung

    demand side management

    Einsatz von Speichern

    Netzausbau

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

    Planung von Energiesystemen mit hohen Anteilenzeitlich und räumlich variabler Erzeugung

    zeitlich und räumlich hochaufgelöste Wind- und Solardaten notwendig als Grundlage für

    Optimierung des Energiemix

    Optimierung der räumlichen Verteilung der Anlagen

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

    Planung von Energiesystemen mit hohen Anteilenzeitlich und räumlich variabler Erzeugung

    zeitlich und räumlich hochaufgelöste Wind- und Solardaten notwendig als Grundlage für

    Optimierung des Energiemix

    Optimierung der räumlichen Verteilung der Anlagen

    Faktoren:

    Einstrahlungspotentiale, Standortpotentiale,

    Variabilität der Erzeugung: Speicherbedarf und/oder Bedarf an Ausgleichsenergie

    Stromtransport und Netzausbau

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 32

    Räumlicher Ausgleich bei verteilter Erzeugung

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 33

    Räumlicher Ausgleich bei verteilter Erzeugung

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 34

    Räumlicher Ausgleich bei verteilter Erzeugung

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 35

    Räumliche Ausgleich bei verteilter Erzeugung

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 36

    Räumlicher Ausgleich bei verteilter Erzeugung

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 37

    Räumlicher Ausgleich bei verteilter Erzeugung

    deutliche Reduktion der wolkenbedingten Schwankungen der Einstrahlung bei verteilter Erzeugungin Abhängigkeit von der Gebietsgröße

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 38

    Räumlicher Ausgleich bei verteilter Erzeugung

    deutliche Reduktion der wolkenbedingten Schwankungen der Einstrahlung bei verteilter Erzeugungin Abhängigkeit von der Gebietsgröße

    -> Reduktion des Speicherbedarfs-> bessere Vorhersagbarkeit

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 39

    ÜberblickPotential des Solarenergieangebots in Niedersachsen

    Einstrahlung

    Dach – und Freiflächenpotentiale

    verteilte Erzeugung: räumliche Ausgleichseffekte

    Vorhersage von Solarleistung

    Netzintegration von PV-Strom

    Verfahren zur PV-Leistungsvorhersage

    Genauigkeit von PV-Leistungsvorhersagen

    Zusammenfassung

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

    Netzintegration vonPV Strom in Deutschlandinstallierte PV Leistung

    in Deutschland: ca. 17 GWpeak

    40

    NETZINTEGRATION VON PV STROM

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

    Netzintegration vonPV Strom in Deutschlandinstallierte PV Leistung

    in Deutschland: ca. 17 GWpeak

    Reduktion von Leistungsspitzen ansonnigen Tagen

    41

    NETZINTEGRATION VON PV STROM

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

    Netzintegration vonPV Strom in Deutschlandinstallierte PV Leistung

    in Deutschland: ca. 17 GWpeak

    Reduktion von Leistungsspitzen ansonnigen Tagen

    nach EEG muß aller PV Strom vorrangig aufgenommen werden

    42

    NETZINTEGRATION VON PV STROM

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

    Netzintegration vonPV Strom in Deutschlandinstallierte PV Leistung

    in Deutschland: ca. 17 GWpeak

    Reduktion von Leistungsspitzen ansonnigen Tagen

    nach EEG muß aller PV Strom vorrangig aufgenommen werden

    Übertragungsnetzbetreiber sind verantwortlich für Ausgleich der variablen Einspeisung durch PV Anlagen

    43

    Regelzonen der Übertragungsnetz-

    betreiber

    NETZINTEGRATION VON PV STROM

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

    Vermarktung und Netzintegration von Solarstrom durch Übertragungsnetzbetreiber

    44

    NETZINTEGRATION VON PV STROM

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

    Vermarktung und Netzintegration von Solarstrom durch Übertragungsnetzbetreiber

    day-ahead: Verkauf des PV-Stroms an der EEX day-ahead PV Leistungsprognose

    45

    ©50Hertz transmission GmbH, C. Scholz

    NETZINTEGRATION VON PV STROM

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

    Vermarktung und Netzintegration von Solarstrom durch Übertragungsnetzbetreiber

    day-ahead: Verkauf des PV-Stroms an der EEX day-ahead PV Leistungsprognose

    intra-day: Ausgleich von Abweichung an der EEX intra-day PV Leistungsprognose

    46

    ©50Hertz transmission GmbH, C. Scholz

    NETZINTEGRATION VON PV STROM

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

    Vermarktung und Netzintegration von Solarstrom durch Übertragungsnetzbetreiber

    day-ahead: Verkauf des PV-Stroms an der EEX day-ahead PV Leistungsprognose

    intra-day: Ausgleich von Abweichung an der EEX intra-day PV Leistungsprognose

    Ausgleich verbleibender Abweichungen durch teure Regelleistung

    47

    ©50Hertz transmission GmbH, C. Scholz

    NETZINTEGRATION VON PV STROM

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

    Vermarktung und Netzintegration von Solarstrom durch Übertragungsnetzbetreiber

    day-ahead: Verkauf des PV-Stroms an der EEX day-ahead PV Leistungsprognose

    intra-day: Ausgleich von Abweichung an der EEX intra-day PV Leistungsprognose

    Ausgleich verbleibender Abweichungen durch teure Regelleistung

    hohe Genauigkeit der PV Leistungsprognosen wichtig

    48

    ©50Hertz transmission GmbH, C. Scholz

    NETZINTEGRATION VON PV STROM

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

    ECMWF Wettervorhersage

    LEISTUNGSVORHERSAGE VERFAHREN

    49

    ModultypNeigungOrientierung,Nennleisung

    ECMWF: European Center for Medium-Range Weather Forecasts

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

    ECMWF Wettervorhersage

    optimierte, Strahlungsprognose

    LEISTUNGSVORHERSAGE VERFAHREN

    Strahlungs-messungen

    50

    repräsentativeAnlagenstandorte

    ModultypNeigungOrientierung,Nennleisung

    ECMWF: European Center for Medium-Range Weather Forecasts

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

    ECMWF Wettervorhersage

    Leistungsprognose- PV Simulation

    - Upscaling

    optimierte, Strahlungsprognose

    LEISTUNGSVORHERSAGE VERFAHREN

    Strahlungs-messungen

    51

    repräsentativeAnlagenstandorte

    ModultypNeigungOrientierung,Nennleisung

    PV Anlagen-beschreibung

    ECMWF: European Center for Medium-Range Weather Forecasts

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

    ECMWF Wettervorhersage

    Leistungsprognose- PV Simulation

    - Upscaling

    optimierte, Strahlungsprognose

    LEISTUNGSVORHERSAGE VERFAHREN

    Strahlungs-messungen

    52

    repräsentativeAnlagenstandorte

    ModultypNeigungOrientierung,Nennleisung

    PV Anlagen-beschreibung

    PV Leistungs-messungen

    ECMWF: European Center for Medium-Range Weather Forecasts

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

    ECMWF Wettervorhersage

    Leistungsprognose- PV Simulation

    - Upscaling

    optimierte, Strahlungsprognose

    LEISTUNGSVORHERSAGE VERFAHREN

    regionale PV Leistungsprognose

    Strahlungs-messungen

    53

    repräsentativeAnlagenstandorte

    ModultypNeigungOrientierung,Nennleisung

    PV Anlagen-beschreibung

    PV Leistungs-messungen

    ECMWF: European Center for Medium-Range Weather Forecasts

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 54

    PV-Leistungsvorhersage für einzelne StandorteOptimierung von Einstrahlungsvorhersagen

    aus numerischen Wettermodellen

    Kombination mit Strahlungsmesswerten durch statistischen Verfahren

    LEISTUNGSVORHERSAGE VERFAHREN

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 55

    PV-Leistungsvorhersage für einzelne StandorteOptimierung von Einstrahlungsvorhersagen

    aus numerischen Wettermodellen

    Kombination mit Strahlungsmesswerten durch statistischen Verfahren

    Kombination mehrerer Wettermodelle

    LEISTUNGSVORHERSAGE VERFAHREN

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 56

    PV-Leistungsvorhersage für einzelne StandorteOptimierung von Einstrahlungsvorhersagen

    aus numerischen Wettermodellen

    Kombination mit Strahlungsmesswerten durch statistischen Verfahren

    Kombination mehrerer Wettermodelle

    Kombination mit Satellitendaten für den Kurzzeitbereich

    LEISTUNGSVORHERSAGE VERFAHREN

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

    Bestimmung von Wolkeninformation aus Satellitendaten

    Bestimmung der Wolkenbewegung

    Extrapolation der Bewegung

    Vorhersage der Einstrahlung

    Kurzzeitvorhersage für wenige Stunden auf Basis von Satellitendaten

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 58

    PV-Leistungsvorhersage für einzelne StandorteOptimierung von Einstrahlungsvorhersagen

    aus numerischen Wettermodellen

    Kombination mit Strahlungsmesswerten durch statistischen Verfahren

    Kombination mehrerer Wettermodelle

    Kombination mit Satellitendaten für den Kurzzeitbereich

    LEISTUNGSVORHERSAGE VERFAHREN

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 59

    PV-Leistungsvorhersage für einzelne StandorteOptimierung von Einstrahlungsvorhersagen

    aus numerischen Wettermodellen

    Kombination mit Strahlungsmesswerten durch statistischen Verfahren

    Kombination mehrerer Wettermodelle

    Kombination mit Satellitendaten für den Kurzzeitbereich

    Strahlung auf geneigte Fläche Itilt

    LEISTUNGSVORHERSAGE VERFAHREN

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 60

    PV-Leistungsvorhersage für einzelne StandorteOptimierung von Einstrahlungsvorhersagen

    aus numerischen Wettermodellen

    Kombination mit Strahlungsmesswerten durch statistischen Verfahren

    Kombination mehrerer Wettermodelle

    Kombination mit Satellitendaten für den Kurzzeitbereich

    Strahlung auf geneigte Fläche ItiltPV Simulation in Abhängigkeit von Itilt und der Temperatur

    LEISTUNGSVORHERSAGE VERFAHREN

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 61

    PV-Leistungsvorhersage für einzelne StandorteOptimierung von Einstrahlungsvorhersagen

    aus numerischen Wettermodellen

    Kombination mit Strahlungsmesswerten durch statistischen Verfahren

    Kombination mehrerer Wettermodelle

    Kombination mit Satellitendaten für den Kurzzeitbereich

    Strahlung auf geneigte Fläche ItiltPV Simulation in Abhängigkeit von Itilt und der Temperatur

    Kombination mit PV- Leistungsmesswerten durch statistische Verfahren

    LEISTUNGSVORHERSAGE VERFAHREN

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

    repräsentative Anlagen Tennet 50Hertz

    62

    regionale Leistungsprognose:UpscalingBeschreibung der Einspeisung aller Anlagen in einer Regelzone

    repräsentative Anlagenverbünde:

    predrepnomrep

    nomallpredall PP

    PP ,

    ,

    ,, =

    LEISTUNGSVORHERSAGE VERFAHREN

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 63

    regionale Leistungsprognose: UpscalingAuswahl repräsentativer Anlagenverbünde: gute Beschreibung der Gesamtheit aller Anlagen

    Räumliche Verteilung derinstallierten Leistung ausEEG-Stammdaten

    LEISTUNGSVORHERSAGE VERFAHREN

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 64

    regionale Leistungsprognose: UpscalingAuswahl repräsentativer Anlagenverbünde: gute Beschreibung der Gesamtheit aller Anlagen

    Räumliche Verteilung derinstallierten Leistung ausEEG-Stammdaten

    Orientierung, Neigung und Modultypen ausder PV MonitoringDatenbanken

    LEISTUNGSVORHERSAGE VERFAHREN

    Datenquelle: Meteocontrol GmbH

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 65

    AuswertungsdatensätzeRegelzone von “Tennet“

    Zeitraum: Oktober 2009 – September 2009

    AUSWERTUNG

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 66

    AuswertungsdatensätzeRegelzone von “Tennet“

    Zeitraum: Oktober 2009 – September 2010

    intra-day und day-ahead Vorhersage, ausgeliefert um 7:00

    AUSWERTUNG

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 67

    AuswertungsdatensätzeRegelzone von “Tennet“

    Zeitraum: Oktober 2009 – September 2010

    intra-day und day-ahead Vorhersage, ausgeliefert um 7:00

    Vergleich mit gemessener Leistung

    AUSWERTUNG

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 68

    AuswertungsdatensätzeRegelzone von “Tennet“

    Zeitraum: Oktober 2009 – September 2010

    intra-day und day-ahead Vorhersage, ausgeliefert um 7:00

    Vergleich mit gemessener LeistungInformation über Einspeisung aller Anlagen istnicht verfügbarUpscaling von repräsentativen Anlagen (hier: aus der Meteocontrol Monitoring Datenbank )

    AUSWERTUNG

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 69

    Zeitreihen

    AUSWERTUNG

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 70

    Zeitreihen

    gute Vorhersage der Wettersituation und der regionalen Einspeisung

    AUSWERTUNG

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 71

    Zeitreihen

    gute Vorhersage der Wettersituation und der regionalen Einspeisung

    AUSWERTUNG

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 72

    Zeitreihen

    gute Vorhersage der Wettersituation und der regionalen Einspeisung

    schneebedeckte Module im Winter: Überschätzung der Einspeisung

    AUSWERTUNG

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 73

    Beispiel Zeitreihen

    gute Vorhersage der Wettersituation und der regionalen Einspeisung

    durch Einbeziehung von Leistungsmesswerten: bessere Vorhersagen bei Schnee

    AUSWERTUNG

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

    Auswertung für die Regelzone von TenneT

    unter Berücksichtigung von 24h

    74

    2

    1

    1

    −= ∑ =

    N

    inom

    measpred

    PPP

    Nrmse

    intra-day day-ahead

    rmse in Bezug auf Pnom 3.6% 4.1%

    AUSWERTUNG

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

    räumliche Ausgleichseffekte bei Vorhersage der Verbundleistung

    Der Vorhersagefehler der Verbundleistung ist durch die Korrelation der Vorhersagefehlerzwischen den Einzelstandorten bestimmt

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

    Vorhersagegenauigkeit für regionale Vorhersagen

    Der Fehlerreduktionsfaktorf=rmseensenmble/rmseeinzelhängt von der Gebietsgröße ab

    für Deutschland:Reduktion der Fehler auf ein Drittel

    für ca. 300km x 300km:Reduktion der Fehler auf die Hälfte

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 77

    Zusammenfassung PV Leistungsvorhersage

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 78

    Zusammenfassung PV Leistungsvorhersage PV Leistungsvorhersagen tragen zur erfolgreichen

    Netzintegration von ca. 17 GWpeak installierte PV Leistung bei

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 79

    Zusammenfassung PV Leistungsvorhersage PV Leistungsvorhersagen tragen zur erfolgreichen

    Netzintegration von ca. 17 GWpeak installierte PV Leistung bei

    aktuelle Genauigkeit von Leistungsvorhersagenfür die Regelzone des Übertragungsnetzbetreiber TenneTrmse: 3.5%(intra-day) - 4% (day-ahead)

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 80

    Zusammenfassung PV Leistungsvorhersage PV Leistungsvorhersagen tragen zur erfolgreichen

    Netzintegration von ca. 17 GWpeak installierte PV Leistung bei

    aktuelle Genauigkeit von Leistungsvorhersagenfür die Regelzone des Übertragungsnetzbetreiber TenneTrmse: 3.5%(intra-day) - 4% (day-ahead)

    AusblickVerfahrensverbesserung durch Integration

    verschiedener Datenquellen

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 81

    Zusammenfassung PV Leistungsvorhersage PV Leistungsvorhersagen tragen zur erfolgreichen

    Netzintegration von ca. 17 GWpeak installierte PV Leistung bei

    aktuelle Genauigkeit von Leistungsvorhersagenfür die Regelzone des Übertragungsnetzbetreiber TenneTrmse: 3.5%(intra-day) - 4% (day-ahead)

    AusblickVerfahrensverbesserung durch Integration

    verschiedener Datenquellen

    Solarleistungsvorhersage als Grundlage für intelligente Steuerungsverfahren

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 82

    Zusammenfassung:Potential Solarenergieangebot in Niedersachsen

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 83

    Zusammenfassung:Potential Solarenergieangebot in Niedersachsenmittlere jährlicher Einstrahlung: ca. 1000kWh/m

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 84

    Zusammenfassung:Potential Solarenergieangebot in Niedersachsenmittlere jährlicher Einstrahlung: ca. 1000kWh/m2

    Dachflächenpotential: bis zu 15% des Strombedarfs

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 85

    Zusammenfassung:Potential Solarenergieangebot in Niedersachsenmittlere jährlicher Einstrahlung: ca. 1000kWh/m2

    Dachflächenpotential: bis zu 15% des Strombedarfs

    Freiflächenpotential: größer als Strombedarf

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 86

    Zusammenfassung:Potential Solarenergieangebot in Niedersachsenmittlere jährlicher Einstrahlung: ca. 1000kWh/m2

    Dachflächenpotential: bis zu 15% des Strombedarfs

    Freiflächenpotential: größer als Strombedarf

    verteilte solare Erzeugung in ganz Deutschland reduziert wolkenbedingte Schwankungen der Einstrahlung

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 87

    Zusammenfassung:Potential Solarenergieangebot in Niedersachsenmittlere jährlicher Einstrahlung: ca. 1000kWh/m2

    Dachflächenpotential: bis zu 15% des Strombedarfs

    Freiflächenpotential: größer als Strombedarf

    verteilte solare Erzeugung in ganz Deutschland reduziert wolkenbedingte Schwankungen der EinstrahlungReduktion von Speicherbedarf und bessere Vorhersagbarkeit

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 88

    Zusammenfassung:Potential Solarenergieangebot in Niedersachsenmittlere jährlicher Einstrahlung: ca. 1000kWh/m2

    Dachflächenpotential: bis zu 15% des Strombedarfs

    Freiflächenpotential: größer als Strombedarf

    verteilte solare Erzeugung in ganz Deutschland reduziert wolkenbedingte Schwankungen der EinstrahlungReduktion von Speicherbedarf und bessere Vorhersagbarkeit

    Ausblick:Analyse von Ausgleichseffekten durch großräumige verteilte Erzeugung und Nutzung verschiedener Technologien auf Basis von hochaufgelösten Einstrahlungs- und Winddaten

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 89

    Vielen Dank fürIhre Aufmerksamkeit!

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar

    statistische Auswertung

    unter Berücksichtigung von 24h

    90

    2

    1

    1

    −= ∑ =

    N

    inom

    measpred

    PPP

    Nrmse

    intra-day day-ahead

    operationell (erstes Jahr) 4.5% 4.9%

    neues Verfahren 3.6% 4.1%

    AUSWERTUNG

  • 28.3.2011, net2011 Vierte Niedersächsische Energietage Fachforum 6 Solar 91

    statistische Fehlermaße Normalisierung auf Nennleistung Pnomalle 24h des Tages gehen in die Berechnung ein

    wichtigstes Fehlermaß:

    Beschreibung systematischer Abweichungen:

    Vergleich zu Persistenz:

    Pper,d*24h (t) = Pmeas (t-d*24h), d: Vorhersagehorizont in Tagen

    2

    1

    1

    −= ∑ =

    N

    inom

    measpred

    PPP

    Nrmse

    ∑=−

    =N

    inom

    measpred

    PPP

    Nbias

    1

    1

    AUSWERTUNG

    Foliennummer 1Foliennummer 2Foliennummer 3Foliennummer 4Foliennummer 5Foliennummer 6Foliennummer 7Foliennummer 8Foliennummer 9Foliennummer 10Foliennummer 11Foliennummer 12Foliennummer 13Foliennummer 14Foliennummer 15Foliennummer 16Foliennummer 17Foliennummer 18Foliennummer 19Foliennummer 20Foliennummer 21Foliennummer 22Foliennummer 23Foliennummer 24Foliennummer 25Foliennummer 26Foliennummer 27Foliennummer 28Foliennummer 29Foliennummer 30Foliennummer 31Foliennummer 32Foliennummer 33Foliennummer 34Foliennummer 35Foliennummer 36Foliennummer 37Foliennummer 38Foliennummer 39Foliennummer 40Foliennummer 41Foliennummer 42Foliennummer 43Foliennummer 44Foliennummer 45Foliennummer 46Foliennummer 47Foliennummer 48Foliennummer 49Foliennummer 50Foliennummer 51Foliennummer 52Foliennummer 53Foliennummer 54Foliennummer 55Foliennummer 56Foliennummer 57Foliennummer 58Foliennummer 59Foliennummer 60Foliennummer 61Foliennummer 62Foliennummer 63Foliennummer 64Foliennummer 65Foliennummer 66Foliennummer 67Foliennummer 68Foliennummer 69Foliennummer 70Foliennummer 71Foliennummer 72Foliennummer 73Foliennummer 74Foliennummer 75Foliennummer 76Foliennummer 77Foliennummer 78Foliennummer 79Foliennummer 80Foliennummer 81Foliennummer 82Foliennummer 83Foliennummer 84Foliennummer 85Foliennummer 86Foliennummer 87Foliennummer 88Foliennummer 89Foliennummer 90Foliennummer 91